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WO2015010683A1 - Stabförmiger kraftaufnehmer mit vereinfachtem abgleich - Google Patents

Stabförmiger kraftaufnehmer mit vereinfachtem abgleich Download PDF

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WO2015010683A1
WO2015010683A1 PCT/DE2014/000390 DE2014000390W WO2015010683A1 WO 2015010683 A1 WO2015010683 A1 WO 2015010683A1 DE 2014000390 W DE2014000390 W DE 2014000390W WO 2015010683 A1 WO2015010683 A1 WO 2015010683A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
strain
force transducer
central
deformation body
transverse axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2014/000390
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Jäger
Heinz-Ronald Will
Werner Schlachter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Original Assignee
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH filed Critical Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Priority to KR1020167005388A priority Critical patent/KR102234300B1/ko
Priority to CN201480053093.2A priority patent/CN105579818B/zh
Priority to BR112016001668-8A priority patent/BR112016001668B1/pt
Priority to US14/907,687 priority patent/US10067009B2/en
Priority to JP2016528354A priority patent/JP6403292B2/ja
Priority to RU2016106369A priority patent/RU2660394C2/ru
Publication of WO2015010683A1 publication Critical patent/WO2015010683A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
    • G—PHYSICS
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
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    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction

Definitions

  • the present invention relates to a rod-shaped force transducer, which is easier to balance than known rod-shaped force transducer.
  • Rod-shaped force sensors are known in which a longitudinal expansion and a transverse expansion of the deformation body are respectively detected by means of strain transducers attached to a rod-shaped measuring body or deformation element. From the electrical signals generated by the strain transducer can then be determined to be measured force.
  • load cells When provided for the construction of scales, such load cells are also referred to as load cells.
  • a complex adjustment is required, which is also referred to as rotation compensation. This is intended to counteract production-related tolerances in the deformation body or the strain transducers and the force transducer to be made less sensitive to lateral or lateral forces and thus against changes in the introduction of force.
  • the rotation adjustment is performed as follows. One end of the rod-shaped force transducer is clamped in a holding device. The load cell is loaded at its other end by a loading device. This process is repeated three times after a respective rotation of the holding device together with the clamped force transducer by 90 °. From the measured values of the force transducer in the various rotational positions is shown closed if an adjustment is required. If so, the force transducer is again rotated several times and made a mechanical adjustment by material removal and / or an electrical balance. Alternatively, the adjustment may also be performed by not rotating the load cell but the loader. In this case, multiple material removal devices or a rotatable material removal device are required for the mechanical adjustment.
  • the rotation adjustment always requires several rotations and loads. Therefore, performing the rotation adjustment is expensive.
  • From GB 2 162 322 A is also a rod-shaped force transducer with a cylindrical compression body, on whose end faces a force to be detected a works, known. It has two aligned longitudinally to the direction of force and opposing slots whose base surfaces form a web on which are arranged longitudinally and transversely to the direction of force strain gauges. The web has a continuous bore in front of and behind the strain gauges in the direction of the force. As a result of the two holes, the force lines pass by the side of the two holes when a force is applied. As a result, the distribution of lines of force in the middle of the compression body, where the strain gauges are located, is increasingly inhomogeneous.
  • the sensitivity of the load cell can be increased by deepening and / or widening the two slots. It can be reduced by increasing the diameter of the two holes.
  • the measurement behavior is influenced by material removal in order to increase the measuring range with a linear characteristic curve.
  • the sensitivity of the force transducer is increased by deepening and / or widening the two elongated holes, and is reduced by increasing the diameter of the two holes. This is how the measuring range with a linear characteristic should be set very precisely. This is an iterative and expensive process.
  • a force transducer for measuring compressive and / or tensile forces comprises a rod-shaped deformation body having at least a front side, a rear side, a left side, a right side, an upper end side and a lower end side, and at least four strain gauges attached to the deformation body and arranged to measure a longitudinal strain and a transverse strain of the deformation body.
  • a front elongate recess is provided in the region of an intersection between a central longitudinal axis and a central transverse axis of the deformation body.
  • the front elongated recess opposite a rear elongated recess is provided on the rear side.
  • At least one left upper notch above the central transverse axis and one left lower notch below the central transverse axis are provided on the left side. These notches on the left side in each case opposite are provided on the right side at least a right upper notch and a lower right notch.
  • An angle between the central transverse axis and a shortest connecting line between the front elongated recess and the left upper notch is not less than 17 ° and not greater than 29 °.
  • the force transducer is after its preparation even without a mechanical adjustment by material removal and / or electrical balance to compensate manufacturing tolerances in the deformation body or the strain transducers, in particular without a rotational adjustment, insensitive to Störkrafteinfladore.
  • the force transducer is easier to balance. It also has a high linearity and measurement accuracy, which are completely sufficient under normal demands on the measurement accuracy. This always applies regardless of the rated load of the force transducer when the features described above are present.
  • the elongated recesses are each formed substantially elliptical. In an elliptical or approximately elliptical design of the elongated recesses, they are consistently convex. If the indentations are also consistently convex, then exactly one thinnest point between the recess and the notch is present. This favors the symmetrical deformation of the deformation body both with effect of a compressive force to be measured as well as the action of a tensile force to be measured. In addition, the substantially elliptical elongated recesses can be produced well with a rotationally symmetrical tool.
  • the notches are each formed substantially part-circular.
  • the front elongated recess and the rear longitudinal recess are each centered with respect to the point of intersection.
  • the left upper notch and the left lower notch and the right upper notch and the right lower notch are each symmetrically arranged with respect to the central transverse axis.
  • the centered arrangement of the elongate recesses and the symmetrical arrangement of the notches mean that lines of force of a compressive force or tensile force to be measured are distributed uniformly in the deformation body. As a result, the deformation body deforms evenly.
  • at least four front recesses are provided in the front elongated recess and at least four rear recesses provided in each case opposite in the rear elongated recess, which may be each continuous or non-continuous recesses.
  • the symmetrical deformation of the deformation body is supported in the desired manner.
  • At least two front strain transducers are arranged in the front elongated recess and arranged in the rear elongate recess at least two rear strain transducers.
  • One of the front extensometers and one of the rear extensometers is centered relative to the point of intersection and arranged to measure the longitudinal strain.
  • One of the front extensometers and one of the rear extensometers is disposed eccentrically with respect to a center plane orthogonal to the central longitudinal axis and comprising the central transverse axis and arranged to measure the transverse strain.
  • strain gauges for the measurement of the longitudinal strain By centering the strain gauges for the measurement of the longitudinal strain with respect to the point of intersection, these are each arranged at the point where they provide the best measurement results.
  • the eccentric arrangement of the strain transducers for measuring the transverse strain which can not also be arranged at this point, has a small influence on the measured value output by the force transducer. Their measurement results contribute less to the output measured value than the measurement results of the strain gauges for the measurement of longitudinal strain.
  • at least three front strain transducers are arranged in the front elongate recess and arranged in the rear elongated recess at least three rear extensometers.
  • One of the front extensometers and one of the rear extensometers is centered with respect to the point of intersection and arranged to measure longitudinal strain.
  • Two of the front strain transducers and two of the rear strain transducers are arranged symmetrically above and below the central transverse axis and arranged to measure the transverse strain.
  • By centering the strain gauges for the measurement of the longitudinal strain with respect to the point of intersection these are each arranged at the point where they provide the best measurement results.
  • the symmetrical arrangement of two front and rear strain transducers for the transverse strain makes it possible to compensate for the deviations of their measurement results due to the eccentric arrangement of these strain transducers.
  • the deformation body is formed symmetrically with respect to a first plane formed by the central longitudinal axis and the central transverse axis.
  • the deformation body is also symmetrical with respect to one orthogonal with respect to a second plane extending orthogonal to the central transverse axis and comprising the central longitudinal axis to the central longitudinal axis extending and comprising the central transverse axis center plane formed symmetrically.
  • the predominantly symmetrical design of the deformation body favors its symmetrical deformation.
  • the deformation body made of steel, titanium, aluminum or beryllium copper.
  • the metals mentioned have material properties and, in particular, cross-sectional numbers which enable the desired deformation behavior of the deformation body.
  • FIG. 1a, 1 b and 1c a force transducer 101 according to a first embodiment
  • 2a, 2b and 2c a force transducer 201 according to a second embodiment
  • 3a, 3b and 3c a force transducer 301 according to a third embodiment
  • FIG. 1 a shows a section K-K through the force transducer 101 and FIG. 1 c shows a perspective view of the force transducer 101.
  • the force transducer 101 comprises a rod-shaped deformation body 102 made of a material such as steel, titanium, aluminum or beryllium copper. It can be worked out of a rod with a circular, square or other cross-section, z. B. from a piece of round steel or rectangular steel.
  • the following description assumes that the deformation body is based on a cylindrical rod and itself has a cylindrical basic shape as shown in the drawings. However, other variants are also possible in which the deformation body 102 can then also have more sides than the sides described below.
  • the deformation body 102 has a central longitudinal axis L, which extends vertically in the front view shown in Fig. 1a. It also has a first central transverse axis Q1, which is arranged orthogonal to the central longitudinal axis L and extends horizontally in the front view shown in Fig. 1a. A second central transverse axis Q2 of the deformation body 102, which is orthogonal to the central longitudinal axis L and the first central transverse axis Q1, would be located in The front view shown in Fig. 1 a extend into the image plane and is shown in Fig. 1 b.
  • the central longitudinal axis L and the two central transverse axes Q1 and Q2 all run through a common point of intersection S and in each case orthogonal to one another. They form three levels, which are also orthogonal to each other.
  • the force transducer 101 and its deformation body 102 are largely symmetrical with respect to each of the three planes formed by the central longitudinal axis L and the two central transverse axes Q1 and Q2, which is explained in more detail below.
  • the deformation body 102 has a front side 103, which is shown frontally in the front view shown in Fig. 1 a. It also has a rear side 104 which is not completely visible in the drawings and which is shown at least in cross section in FIG. 1 b.
  • the deformation body 102 further has a left side 105 located in FIG. 1 a, a right side 106 located on the right in FIG. 1 a, an upper end side 107 located at the top in FIG. 1 a and a lower end located at the bottom in FIG Front page 108 on.
  • the upper end face 107 and the lower end face 108 each form a force introduction surface, via which a force F to be measured or a corresponding opposing force can be introduced.
  • the upper end face 107 and the lower end face 108 are preferably spherical and centered with respect to the central longitudinal axis L.
  • the upper end face 107 or the lower end face 108 may also be flat, for example. It is also possible for both the upper end side 107 and the lower end side 108 to be flat.
  • material was removed from the cylindrical rod on which it is based in its longitudinally central region in the front and rear, so that the front side 103 and rear side 104 in each flat or flat is formed in this central region.
  • the cylindrical basic shape was maintained, however, the diameter changed in several stages, as will be discussed in more detail below.
  • the deformation body 102 has on its front side 103 a front elongated recess 109 which extends in the direction of the central longitudinal axis passing through the upper end side 107 and the lower end side 108 L of the deformation body 102 extends in the flattened region of the front side 103. It has at its upper end and its lower end a clear distance from the edge of the flattened portion of the front side 103, while it ends at its left end and its right end just before this edge.
  • the major axis of the front elongated recess 109 extends in the direction of the central longitudinal axis L and its minor axis in the
  • the deformation body 102 has a rear elongate recess 110, which is not completely visible in the drawings, but is shown in Fig. 1b at least in cross section. It lies opposite the front elongated recess 109, has the same shape as the latter and is located in the flattened region of the rear side 104.
  • the rear elongate recess 110 could also be shown in FIGS. 1a and 1c, when FIG they would be provided with other reference numerals.
  • the two elongated recesses 109 and 110 are located respectively in the center of the deformation body 102, that is in the region of the intersection S between see the central longitudinal axis L, extending from the left side 105 to the right side 106 first central transverse axis Q1 and the from the front side 103 to the rear side 104 extending second central transverse axis Q2. More precisely, the two elongate recesses 109 and 110 are each because arranged with respect to the point of intersection S centered.
  • Each of the elongated recesses 109 and 110 is preferably elliptical. However, other elongate shapes such as a slot shape or the form described below in connection with the fifth embodiment are also possible.
  • a central web 111 on which, as explained in more detail below strain transducers are applied.
  • a bottom surface at the lower end of the front elongate recess 109 and a bottom surface at the lower end of the rear elongated recess 110, each forming one side of the central land 111, are preferably plane-parallel.
  • a depth of the elongate recesses 109 and 110 and thus a thickness d of the middle web 111 remaining between them are selected with regard to which nominal load the force transducer 101 is designed for.
  • the first embodiment assumes a relatively low nominal load, such as 7500 kg, so that the thickness d of the central web 111 is comparatively small in this case. At higher rated loads, the thickness d is correspondingly greater in order to meet the then higher demands on the stability of the deformation body 102.
  • the deformation body 102 has on its left side 105 a left upper groove or notch 112 located above the first central transverse axis Q1 and a left lower notch 113, which is located below the first central transverse axis Q1 on. Further, on the right side 106 of the deformation body 102, there is a right upper notch 114 located above the first central transverse axis Q1 and opposed to the left upper notch 112, and a right lower notch 115 extending below the first is located at the first central transverse axis Q1 and the lower left notch 113 lying, provided. There are also variants with more than two notches per page conceivable.
  • the left notches 12 and 13 are both equidistant from the first central transverse axis Q1 and the plane formed by them and the second central transverse axis Q2, respectively. H. they are arranged symmetrically with respect to the first central transverse axis Q1 or this plane. The same applies to the right notches 114 and 115.
  • Each of the notches 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15 is preferably formed part-circular, but may also have a different shape such as that of an ellipse section. In the force transducer 101 according to the first embodiment, each of the notches 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15 extends into the flattened area of the front side 103 and the flattened area of the rear side 104.
  • front elongated recess 109 and the rear elongated recess 1 10 are strictly convex or continuous convex, ie, for example, as described above elliptical, and the notches 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15 also strictly convex or . are continuously convex, ie, for example, as described above partially circular are each between one of the elongated recesses 109 and 110 and one of the indentations 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15 exactly one thinnest point available at which the respective web has the width b.
  • a length I which is equal to the width b of the web
  • a front middle strain transducer 1 17, a front upper strain transducer 1 18 and a front lower strain transducer 1 19 mounted on a common carrier or separate Carriers can be realized.
  • a front common carrier 120 is shown.
  • a common carrier brings with it the advantages described in EP 0 800 064 B1, such as, for example, lower production costs, lower wiring complexity and simplified attachment.
  • the front common carrier 120 and the front strain transducers 1 17, 1 18 and 1 19 are arranged in the front elongated recess 109.
  • the front middle strain transducer 1 17 is arranged to measure a longitudinal expansion of the deformation body 102 occurring in the direction of the central longitudinal axis L and is centered with respect to the point of intersection S.
  • the upper strain gauges 118 and the front lower strain gauges 119 are arranged to measure a transverse strain of the deformation body 102 occurring in the direction of the first central transverse axis Q1, centered with respect to the central longitudinal axis L and the first central transverse axis Q1 or through it and the plane formed the second central transverse axis Q2 symmetrically, that is, with the same distance to them, arranged above and below the first central transverse axis Q1 or this plane.
  • a rear middle strain gauge 121, a rear upper strain gauge 122 and a rear lower strain gauge 123 are mounted, which are not visible in Fig. 1a and Fig. 1c and in Fig.
  • FIGS. 1a and 1c only partially. They correspond to the front strain transducers 117, 118 and 119 and are opposite to these. They can also be realized on a common carrier or separate carriers, wherein a rear common carrier 124, which is not seen in FIG. 1a and FIG. 1c and can be seen in cross-section in FIG. Correspondingly, the three rear extensometers 121, 122 and 123 and their rear common carrier 124 could also be shown in FIGS. 1a and 1c if they were provided with different reference numbers.
  • the rear common beam 124 and the rear strain transducers 121, 122 and 123, respectively, are disposed in the rear elongate recess 110 and opposite the front common beam 120 and the front strain transducers 117, 118 and 119, respectively.
  • the rear central extensometer 121 like the front central extensometer 117, is arranged to measure the longitudinal expansion of the deformation body 102 occurring in the direction of the central longitudinal axis L and is centered with respect to the point of intersection S.
  • the rear upper strain gauge 122 and the rear lower strain gauge 123 are arranged to measure the transverse strain of the deformation body 102 occurring in the direction of the first central transverse axis Q1, to be centered with respect to the central longitudinal axis L, and to be centered the first central transverse axis Q1 or the plane formed by them and the second central transverse axis Q2 symmetrically, ie with the same distance to them, arranged above and below the first central transverse axis Q1 and this plane.
  • the strain transducers 117, 118, 119, 121, 122 and 123 may be, for example, electrical or optical strain transducers. So z. B. the front strain transducers 117, 118 and 119 as three measuring grids on a film of a film strain gauge and the rear Dehnungsauf choir 121, 122 and 123 as three grids on a film of another film strain gauge be realized or all strain gauges as Bragg Grating be implemented by optical strain gauges.
  • strain transducers can also be provided a different number of strain transducers.
  • only one strain transducer for measuring the longitudinal strain and one strain transducer for measuring the transverse strain may be attached to both the front side 103 and the rear side 104, as described in EP 0 800 064 B1.
  • the strain transducers can be interconnected in a Wheatstone bridge circuit.
  • certain electronic components for further processing of the signals supplied by the strain transducers such as amplifiers, A / D converters, etc. may be provided, which may also be implemented as parts of an integrated circuit.
  • the ratio between the transverse strain and elongation of the deformation body 102 measured by the strain gages 117, 118, 119, 121, 122 and 123 is between 55% and 72%.
  • four front recesses 125 ', 125 ", 125"' and 125 "" are provided in the front elongated recess 109, which together are referred to below as front recesses 125.
  • the first front recess 125 'and the second front recess 125 " are arranged above the front strain transducers 117, 118 and 119 and above the front common carrier 120 and both have the same distance to the central longitudinal axis L or the plane formed by them and the second central transverse axis Q2, ie they are with respect the central longitudinal axis L or this plane arranged symmetrically.
  • the third front recess 125 "'and the fourth front recess 125”” are arranged below the front extensometers 117, 118 and 119 or below the front common carrier 120 and both at the same distance from the central longitudinal axis L or through They are arranged symmetrically with respect to the central longitudinal axis L or this plane.
  • the first front recess 125 'and the second front recess 125 "on the one side and the third front recess 125" “and the fourth front recess 125” “on the other side also each have the same distance from the first central transverse axis Q1 or the plane formed by them and the second central transverse axis Q2, d. H. they are arranged symmetrically with respect to the first central transverse axis Q1 or this plane.
  • Provided in the rear elongated recess 110 are four rear recesses 126 ', 126 ", 126"' and 126 "" not shown in the drawings and together referred to as rear recesses 126. These are the four front recesses 125 each opposite and have the same shape as they on. In other words, the four rear recesses 126 could be shown in Fig. 1a and Fig. 1 c, if they were provided with other reference numerals.
  • the four front recesses 125 may each be continuous recesses, in which case they coincide with the four rear recesses 126 or are identical.
  • the four front recesses 125 and the four rear recesses 126 may also each be non-continuous recesses, in which case in each case material between base surfaces at the lower ends of the opposing recesses is provided. remains. This is the case with the force transducer 101 according to the first embodiment.
  • the four front recesses 125 and the four rear recesses 126 may have a circular cross-section as shown in Fig. 1a and Fig. 1c, but may for example also have an elliptical cross-section, be formed as slots or have other shapes. In addition, in each case more or less than four recesses may be provided and the recesses may be positioned differently than shown in FIGS. 1 a and 1c.
  • At the upper and lower end of the deformation body 102 is at a transition from the flattened area of the front side 103 and the rear side 104 to the area in which the cylindrical basic shape was maintained, first a circumferential narrow upper projection 127 and a circumferential narrow lower projection 128 whose diameter is slightly greater than both a distance from the left side 105 to the right side 106 and a diameter of the deformation body 102 immediately beyond the projections 127 and 128, which is preferably as large as this distance ,
  • This is followed by an upper first section 129 and a lower first section 130 with this diameter and an upper second section 131 and a lower second section 132 with a smaller diameter, wherein the upper second section 131 at its upper end by the upper end face 107 and , the force introduction surface formed by the upper end face 107 is completed and the lower second portion 132 is closed at its lower end by the lower end face 108 and the force introduction surface formed by the lower end face 108.
  • a thread 133 may be attached or not shown, other fastening means such as a transverse bore may be provided.
  • a thread 134 may be attached or an unillustrated other fastening means such as a transverse bore may be provided.
  • a through hole 135 may be provided which starts horizontally, then kinks obliquely downward and finally terminates below the upper projection 127 in an upper portion of the right upper notch 114. It is used to pass through a cable, not shown in the drawings, via which the strain gauges 117, 118, 119, 121, 122 and 123 or electronic components connected downstream of them can be connected. In this way, the strain gauges 117, 118, 119, 121, 122 and 123 or the electronic components, even if they are hermetically encapsulated to protect against dust, moisture or other environmental influences, for example, be connected to an evaluation device and / or display device.
  • the encapsulation can be z. B. by a completely closed sleeve, which extends along the central longitudinal axis L about as far as the flattened portion of the front side 103 and the rear side 104, be realized.
  • FIG. 2a shows a front view of the force transducer 201 according to the second exemplary embodiment
  • FIG. 2b shows a section K-K through the force transducer 201
  • FIG. 2c shows a perspective view of the force transducer 201.
  • Elements 202 to 224 and 227 to 235 correspond to the described in connection with the first embodiment, elements 102 to 124 and 127 to 135 except for the modifications described below, while in the force transducer 201 according to the second embodiment, the front recesses 125 and the rear recesses 126 corresponding elements are provided.
  • the modifications are due to the fact that in the second embodiment of an increased nominal load such as 15000 kg is assumed.
  • the elongate recesses 209 and 210 are made slightly narrower than the elongated recesses 109 and 110, which applies to the same extent to the flattened areas of the front side 203 and the rear side 204.
  • the thickness d of the central web 21 1 is slightly larger than that of the central web 1 1 1.
  • the elongated recesses 209 and 210 respectively at their upper end and its lower end a significant distance from the edge of the flattened portion of the front side 203 and The rear side 204, however, approach each at its left end and its right end almost entirely up to this edge.
  • the indentations 212, 213, 214 and 215 are configured somewhat less deeply than the indentations 112, 13, 114 and 15, and extend in each case to the edge of the flattened region of the front side 203 and the edge of the flattened region of the front side rear side 204.
  • FIG. 3a shows a front view of the force transducer 301 according to the third exemplary embodiment
  • FIG. 3b shows a section K-K through the force transducer 301
  • FIG. 3c shows a perspective view of the force transducer 301.
  • the elements 302 to 332 and 335 correspond to the described in connection with the first embodiment elements 102 to 132 and 135, except for the modifications described below, while the force transducer 301 according to the third embodiment, no upper thread 133 and the lower thread 134 corresponding elements are provided.
  • the modifications are due to the fact that in the third embodiment of a higher rated load such as 20000 kg is assumed.
  • the elongate recesses 309 and 310 are made narrower than the elongate recesses 109 and 110, which applies equally to the flattened areas of the front side 303 and the rear side 304.
  • the thickness d of the central web 31 1 is greater than that of the middle bridge 1 1 1.
  • the oblong recesses 309 and 310 each have at their upper end and their lower end a clear distance from the edge of the flattened area of the front side 303 and the rear side 304, but extend respectively at their left end and their right end up to this edge.
  • the notches 312, 313, 314 and 315 are formed deeper and with a smaller radius than the notches 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15, but also extend to the flattened portion of the front side 303 and the flattened Area of the rear side 304 inside.
  • the four front recesses 325 are each continuous recesses and coincide with the four rear recesses 326 or are identical to these.
  • FIG. 4a shows a front view of the force transducer 401 according to the fourth exemplary embodiment
  • FIG. 4b shows a section K-K through the force transducer 401
  • FIG. 4c shows a perspective view of the force transducer 401.
  • the elements 402 to 432 and 435 correspond to the described in connection with the first embodiment elements 102 to 132 and 135, except for the modifications described below, while the force transducer 401 according to the fourth embodiment, the upper thread 133 and the lower thread 134 corresponding Elements are provided.
  • the modifications are due to the fact that in the fourth embodiment of an even higher rated load such as 30000 kg is assumed.
  • the elongate recesses 409 and 410 are designed to be significantly narrower than the elongate recesses 109 and 110, which applies to the same extent to the flattened regions of the front side 403 and the rear side 404.
  • the thickness d of the central web 41 1 is significantly greater than that of the central web 1 1 1.
  • the elongated recesses 409 and 410 each have at their upper end and their lower end a clear distance from the edge of the flattened portion of the front side 403 and the rear side 404, but extend at their respective left end and right end to this edge.
  • the indentations 412, 413, 414 and 415 are formed deeper and with a smaller radius than the notches 1 12, 1 13, 1 14 and 1 15. They each do not extend entirely to the flattened portion of the front side 403 and the flattened Area of the rear side 404.
  • front recesses 425 ', 425 “, 425"', 425 “”, 425 and 425 are provided, which together are referred to as front recesses 425.
  • the four front recesses 425 ', 425 “, 425"' and 425 “” correspond to the four front recesses 125 ', 125 ", 125"' and 125 "”.
  • the fifth front recess 425 is disposed above the first front recess 425 'and the second front recess 425 "and centered with respect to the central longitudinal axis L.
  • the sixth front recess 425 is below the third front recess 425"' and the fourth front recess 425 " "and arranged centered relative to the central longitudinal axis L.
  • the six front recesses 425 are each continuous recesses and coincide with the six rear recesses 426 or are identical to these.
  • FIG. 5a shows a front view of the force transducer 501 according to the fifth exemplary embodiment
  • FIG. 5b shows a section K-K through the force transducer 501
  • FIG. 5c shows a perspective view of the force transducer 501.
  • the force transducer 501 according to the fifth embodiment is very similar to the force transducer 101 according to the first embodiment.
  • the elements 502 to 508 and 51 1 to 535 correspond to the elements 102 to 108 and 1 1 1 to 135 described in connection with the first embodiment.
  • Only the elongate recesses 509 and 510 are designed differently than the elongate recesses 109 and 110 , As can be seen in FIGS. 5a and 5c, the elongate recesses 509 and 510 widen once more at their upper end and at their lower end.
  • the edges of the notches 512, 513, 514 and 515 and the edges of the elongate recesses 509 and 510 each extend a distance in parallel and it is not a thinnest point, but a thinnest portion with the width b at the respective web between recess and Notch available.
  • the shape of the elongate recesses 509 and 510 is one of several possible alternatives to a fully elliptical configuration of the elongate recesses. These alternatives can be used not only based on the first embodiment, but also based on the second, third or fourth embodiment.
  • the force transducers 101 to 501 according to the first to fifth embodiments are possible.
  • the front recesses 125 and the rear recesses 126 also be continuous and thus coincide.
  • the front recesses 125 and the rear recesses 126 may be provided with corresponding elements, which may be continuous or non-continuous recesses.
  • other numbers of the front and rear recesses are possible in all embodiments.
  • respective members or other fastening means may be provided to the upper thread 133 and the lower thread 134, respectively.
  • the force transducer according to the other embodiments may be configured without such threads or fasteners.
  • the present invention relates to a force transducer for measuring compressive and / or tensile forces, comprising a rod-shaped deformation body having at least a front side, a rear side, a left side, a right side, an upper end side and a lower end side and at least four strain transducers attached to the deformation body and arranged to measure a transverse strain and a longitudinal strain of the deformation body.
  • a front elongate recess is provided in the region of an intersection between a central longitudinal axis and a central transverse axis of the deformation body.
  • the front elongated recess opposite a rear elongated recess is provided on the rear side.
  • At least one left upper notch above the central transverse axis and one left lower notch below the central transverse axis are provided on the left side. These notches on the left side in each case opposite are provided on the right side at least a right upper notch and a lower right notch.
  • An angle between the central transverse axis and one shortest connecting line between the front elongated recess and the left upper notch is not less than 17 ° and not greater than 29 °.
  • the force transducer can also work without a mechanical adjustment by material removal and / or electrical compensation for compensation of production-related tolerances in the deformation body or the strain transducers highly linear and provide very accurate measurement results.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer (101) zur Messung von Druck- und/oder Zugkräften, der einen stabförmigen Verformungskörper (102) mit zumindest einer vorderen Seite (103), einer hinteren Seite, einer linken Seite (105), einer rechten Seite (106), einer oberen Stirnseite (107) und einer unteren Stirnseite (108) sowie zumindest vier Dehnungsaufnehmer (117, 118, 119), die an dem Verformungskörper (102) angebracht und zur Messung einer Längsdehnung und einer Querdehnung des Verformungskörpers (102) eingerichtet sind, aufweist. An der vorderen Seite (103) ist eine vordere längliche Ausnehmung (109) im Bereich eines Schnittpunkts (S) zwischen einer zentralen Längsachse (L) und einer zentralen Querachse (Q1 ) des Verformungskörpers (102) vorgesehen. Der vorderen länglichen Ausnehmung (109) gegenüberliegend ist an der hinteren Seite eine hintere längliche Ausnehmung vorgesehen. An der linken Seite (105) sind zumindest eine linke obere Einkerbung (112) oberhalb der zentralen Querachse (Q1 ) und eine linke untere Einkerbung (113) unterhalb der zentralen Querachse (Q1 ) vorgesehen. Diesen Einkerbungen an der linken Seite jeweils gegenüberliegend sind an der rechten Seite (106) zumindest eine rechte obere Einkerbung (114) und eine rechte untere Einkerbung (115) vorgesehen. Ein Winkel (a) zwischen der zentralen Querachse (Q1 ) und einer kürzesten Verbindungslinie (V) zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung (109) und der linken oberen Einkerbung (112) ist nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29°.

Description

Stabförmiger Kraftaufnehmer mit vereinfachtem Abgleich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen stabförmigen Kraftaufnehmer, der sich leichter abgleichen lässt als bekannte stabförmige Kraftaufnehmer.
Es sind stabförmige Kraftaufnehmer bekannt, bei denen jeweils mit Hilfe von an einem stabförmigen Messkörper bzw. Verformungskörper angebrachten Deh- nungsaufnehmern eine Längsdehnung und eine Querdehnung des Verformungskörpers erfasst werden. Aus den durch die Dehnungsaufnehmer erzeugten elektrischen Signalen kann daraufhin eine zu messende Kraft ermittelt werden. Wenn sie zum Aufbau von Waagen vorgesehen sind, werden solche Kraftaufnehmer auch als Wägezellen bezeichnet.
Bei einem stabförmigen Kraftaufnehmer der beschriebenen Art ist ein aufwendiger Abgleich erforderlich, der auch als Rotationsabgleich bezeichnet wird. Dadurch soll fertigungsbedingten Toleranzen bei dem Verformungskörper oder den Dehnungsaufnehmern entgegengewirkt und der Kraftaufnehmer unempfindlicher gegen Seiten- oder Querkrafteinflüsse und damit gegen Änderungen in der Krafteinleitung gemacht werden.
Der Rotationsabgleich wird folgendermaßen durchgeführt. Ein Ende des stabförmigen Kraftaufnehmers wird in einer Halteeinrichtung eingespannt. Der Kraftauf- nehmer wird an seinem anderen Ende durch eine Belastungseinrichtung belastet. Dieser Vorgang wird nach einer jeweiligen Drehung der Halteeinrichtung mitsamt dem eingespannten Kraftaufnehmer um 90° noch dreimal wiederholt. Aus den Messwerten des Kraftaufnehmers in den verschiedenen Drehstellungen wird dar- auf geschlossen, ob ein Abgleich erforderlich ist. Falls dem so ist, wird der Kraftaufnehmer erneut mehrmals gedreht und ein mechanischer Abgleich durch Materialabtrag und/oder ein elektrischer Abgleich vorgenommen. Alternativ kann der Abgleich auch durchgeführt werden, indem nicht der Kraftaufnehmer gedreht wird, sondern die Belastungseinrichtung. In diesem Fall werden für den mechanischen Abgleich mehrere Materialabtragungseinrichtungen oder eine drehbare Materialabtragungseinrichtung benötigt.
Der Rotationsabgleich erfordert immer mehrere Drehungen und Belastungen. Da- her ist die Durchführung des Rotationsabgleichs aufwendig.
In der EP 0 800 064 B1 ist ein stabförmiger Kraftaufnehmer der vorstehend beschriebenen Art erläutert und der für ihn vorgenommene Rotationsabgleich erwähnt. In der DE 44 16 442 A1 ist der Rotationsabgleich näher beschrieben.
Selbst nach einem derartigen Rotationsabgleich besteht durch den folgenden Effekt die Gefahr einer Verfälschung der Messergebnisse. Wenn über die Kraftein- leitungsflächen an den stirnseitigen Enden des Verformungskörpers eine Kraft nicht völlig koaxial zu der Längsachse des stabförmig ausgebildeten Verfor- mungskörpers eingeleitet wird und/oder zusätzliche Querkräfte wirken, so verformt sich der Verformungskörper in der Richtung quer zu der Längsachse nicht gleichmäßig, sondern einseitig. Mit anderen Worten neigt sich der Verformungskörper nach einer Seite und verformt sich nicht koaxial zu seiner Längsachse, wodurch die Kraftlinien nicht mehr in der gewünschten Weise verlaufen. Dies führt zu einer Verfälschung der Messergebnisse.
Neben dem Rotationsabgleich wird z. B. auch noch ein Temperaturabgleich durchgeführt, so dass bei den bekannten stabförmigen Kraftaufnehmern der vorstehend beschriebenen Art insgesamt mehrere Abgleichmaßnahmen durchzufüh- ren sind.
Aus der GB 2 162 322 A ist auch ein stabförmiger Kraftaufnehmer mit einem zylindrischen Stauchkörper, auf dessen Stirnflächen eine zu erfassende Kraft ein- wirkt, bekannt. Er weist zwei längs zur Kraftrichtung ausgerichtete und einander gegenüberliegende Langlöcher auf, deren Grundflächen einen Steg bilden, auf den längs und quer zur Kraftrichtung angeordnete Dehnungsmessstreifen aufgebracht sind. Der Steg weist in Kraftrichtung vor und hinter den Dehnungsmess- streifen jeweils eine durchgehende Bohrung auf. Bedingt durch die zwei Bohrungen verlaufen bei Einwirkung einer Kraft die Kraftlinien seitlich neben den beiden Bohrungen vorbei. Dadurch wird auch die Kraftlinienverteilung in der Mitte des Stauchkörpers, wo sich die Dehnungsmessstreifen befinden, zunehmend inhomogener. Es verlaufen umso weniger Kraftlinien durch den zwischen den Deh- nungsmessstreifen liegenden Bereich des Stegs, je größer der Durchmesser der zwei Bohrungen ist und je geringer deren Abstand von den Dehnungsmessstreifen ist. Die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers kann erhöht werden, indem die beiden Langlöcher vertieft und/oder verbreitert werden. Sie kann verringert werden, indem der Durchmesser der beiden Bohrungen vergrößert wird.
Bei dem in dieser GB 2 162 322 A beschriebenen Kraftaufnehmer wird durch Materialabtrag das Messverhalten beeinflusst, um den Messbereich mit linearer Kennlinie zu vergrößern. Dabei wird die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers erhöht, indem die zwei Langlöcher vertieft und/oder verbreitert werden, und verrin- gert, indem der Durchmesser der zwei Bohrungen vergrößert wird. So soll der Messbereich mit linearer Kennlinie sehr genau eingestellt werden. Dies ist ein iterativer und aufwendiger Vorgang.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kraftaufnehmer bereitzustellen, bei dem kein mechanischer Abgleich durch Materialabtrag und/oder elektrischer Abgleich zur Kompensation fertigungsbedingter Toleranzen bei seinem Verformungskörper oder seinen Dehnungsaufnehmern erforderlich ist, der aber dennoch hochlinear arbeitet und sehr genaue Messergebnisse liefert. Diese Aufgabe wird mit dem Kraftaufnehmer nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Kraftaufnehmers sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Nach Anspruch 1 umfasst ein Kraftaufnehmer zur Messung von Druck- und/oder Zugkräften einen stabförmigen Verformungskörper, der zumindest eine vordere Seite, eine hintere Seite, eine linke Seite, eine rechte Seite, eine obere Stirnseite und eine untere Stirnseite aufweist, und zumindest vier Dehnungsaufnehmer, die an dem Verformungskörper angebracht und zur Messung einer Längsdehnung und einer Querdehnung des Verformungskörpers eingerichtet sind. An der vorderen Seite ist eine vordere längliche Ausnehmung im Bereich eines Schnittpunkts zwischen einer zentralen Längsachse und einer zentralen Querachse des Verformungskörpers vorgesehen. Der vorderen länglichen Ausnehmung gegenüber- liegend ist an der hinteren Seite eine hintere längliche Ausnehmung vorgesehen. An der linken Seite sind zumindest eine linke obere Einkerbung oberhalb der zentralen Querachse und eine linke untere Einkerbung unterhalb der zentralen Querachse vorgesehen. Diesen Einkerbungen an der linken Seite jeweils gegenüberliegend sind an der rechten Seite zumindest eine rechte obere Einkerbung und eine rechte untere Einkerbung vorgesehen. Ein Winkel zwischen der zentralen Querachse und einer kürzesten Verbindungslinie zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung und der linken oberen Einkerbung ist nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29°. Die spezielle Ausgestaltung des Verformungskörpers mit den länglichen Ausnehmungen an seiner vorderen und hinteren Seite, den Einkerbungen an seiner linken und rechten Seite sowie einem ganz bestimmten Winkel führt dazu, dass sich der Verformungskörper bei Einwirkung einer zu messenden Druckkraft zu der linken Seite hin und zu der rechten Seite hin symmetrisch ausdehnt. Bei Einwirkung einer zu messenden Zugkraft zieht er sich entsprechend von der linken Seite her und von der rechten Seite her symmetrisch zusammen. Dies gilt jeweils auch bei einer nicht ganz koaxial einwirkenden Kraft und/oder dem Einfluss von zusätzlichen Querkräften. Die symmetrische Verformung wird dadurch erreicht, dass zwischen den länglichen Ausnehmungen und den Einkerbungen, die in einer ganz bestimmten Art und Weise angeordnet sind, jeweils nur ein dünner Steg verbleibt. Dadurch wird eine Art von„Gelenkwirkung" erzielt, die zu der symmetrischen Verformung führt. Dieser Effekt tritt dann besonders deutlich auf, wenn der Winkel zwischen der zentralen Querachse und der kürzesten Verbindungslinie nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29° ist. Dies gilt unabhängig von einer Nennlast des Kraftaufnehmers.
Somit ist der Kraftaufnehmer nach seiner Herstellung auch ohne einen mechanischen Abgleich durch Materialabtrag und/oder elektrischen Abgleich zur Kompensation fertigungsbedingter Toleranzen bei dem Verformungskörper oder den Dehnungsaufnehmern, insbesondere ohne einen Rotationsabgleich, unempfindlich gegen Störkrafteinflüsse. Dadurch kann auf eine aufwendige Abgleichmaßnahme verzichtet werden und der Kraftaufnehmer lässt sich leichter abgleichen. Er weist zudem eine hohe Linearität und Messgenauigkeit auf, die bei normalen Anforderungen an die Messgenauigkeit völlig ausreichend sind. Dies trifft unabhängig von der Nennlast des Kraftaufnehmers immer zu, wenn die vorstehend beschriebenen Merkmale vorhanden sind.
Nach Anspruch 2 sind die länglichen Ausnehmungen jeweils im Wesentlichen ellipsenförmig ausgebildet. Bei einer ellipsenförmigen oder annähernd ellipsenförmigen Gestaltung der länglichen Ausnehmungen sind sie durchgängig konvex ausgebildet. Wenn die Einkerbungen ebenfalls durchgängig konvex ausgebildet sind, ist dann jeweils genau eine dünnste Stelle zwischen Ausnehmung und Einkerbung vorhanden. Dies begünstigt die symmetrische Verformung des Verformungskörpers sowohl bei Ein- Wirkung einer zu messenden Druckkraft als auch bei Einwirkung einer zu messenden Zugkraft. Zudem lassen sich die im Wesentlichen ellipsenförmigen länglichen Ausnehmungen gut mit einem rotationssymmetrischen Werkzeug herstellen.
Nach Anspruch 3 sind die Einkerbungen jeweils im Wesentlichen teilkreisförmig ausgebildet.
Bei einer teilkreisförmigen oder annähernd teilkreisförmigen Gestaltung der Einkerbungen sind sie durchgängig konvex ausgebildet. Wenn die länglichen Aus- nehmungen ebenfalls durchgängig konvex ausgebildet sind, ist dann jeweils genau eine dünnste Stelle zwischen Ausnehmung und Einkerbung vorhanden. Dies begünstigt wiederum die symmetrische Verformung des Verformungskörpers sowohl bei Einwirkung einer zu messenden Druckkraft als auch bei Einwirkung einer zu messenden Zugkraft. Zudem lassen sich auch die im Wesentlichen teilkreisförmigen Einkerbungen gut mit einem rotationssymmetrischen Werkzeug herstellen.
Nach Anspruch 4 sind die vordere längliche Ausnehmung und die hintere längli- che Ausnehmung jeweils bezüglich des Schnittpunkts zentriert angeordnet. Zudem sind die linke obere Einkerbung und die linke untere Einkerbung sowie die rechte obere Einkerbung und die rechte untere Einkerbung jeweils bezüglich der zentralen Querachse symmetrisch angeordnet. Die zentrierte Anordnung der länglichen Ausnehmungen und die symmetrische Anordnung der Einkerbungen führen dazu, dass sich Kraftlinien einer zu messenden Druckkraft oder Zugkraft gleichmäßig in dem Verformungskörper verteilen. Dadurch verformt sich auch der Verformungskörper gleichmäßig. Nach Anspruch 5 sind in der vorderen länglichen Ausnehmung zumindest vier vordere Ausnehmungen vorgesehen und diesen jeweils gegenüberliegend in der hinteren länglichen Ausnehmung zumindest vier hintere Ausnehmungen vorgesehen, wobei es sich jeweils um durchgehende oder nicht durchgehende Ausnehmungen handeln kann.
Durch die vorderen und hinteren Ausnehmungen wird die symmetrische Verformung des Verformungskörpers in der gewünschten Art und Weise unterstützt.
Nach Anspruch 6 liegt bei einer Kraftmessung das Verhältnis zwischen der Quer- dehnung und der Längsdehnung zwischen 55 % und 72 %.
Mit diesem Verhältnis zwischen der Querdehnung und der Längsdehnung, das deutlich von dem üblichen Verhältnis zwischen der Querdehnung und der Längs- dehnung von ca. 30 % für aus Metall bestehende Kraftaufnehmer wie beispielsweise den in der EP 0 800 064 B1 beschriebenen Kraftaufnehmer abweicht, werden bei der speziellen Ausgestaltung des Verformungskörpers die besten Messergebnisse erzielt.
Nach Anspruch 7 sind in der vorderen länglichen Ausnehmung zumindest zwei vordere Dehnungsaufnehmer angeordnet und in der hinteren länglichen Ausnehmung zumindest zwei hintere Dehnungsaufnehmer angeordnet. Einer der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer der hinteren Dehnungsaufnehmer ist bezüg- lieh des Schnittpunkts zentriert angeordnet und zur Messung der Längsdehnung eingerichtet. Einer der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer der hinteren Dehnungsaufnehmer ist bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Längsachse verlaufenden und die zentrale Querachse umfassenden Mittelebene außermittig angeordnet und zur Messung der Querdehnung eingerichtet.
Durch die Zentrierung der Dehnungsaufnehmer für die Messung der Längsdehnung bezüglich des Schnittpunkts sind diese jeweils an der Stelle angeordnet, wo sie die besten Messergebnisse liefern. Die außermittige Anordnung der Dehnungsaufnehmer für die Messung der Querdehnung, die nicht ebenfalls jeweils an dieser Stelle angeordnet werden können, hat einen geringen Einfluss auf den von dem Kraftaufnehmer ausgegebenen Messwert. Ihre Messergebnisse tragen weniger zu dem ausgegebenen Messwert bei als die Messergebnisse der Dehnungsaufnehmer für die Messung der Längsdehnung. Nach Anspruch 8 sind in der vorderen länglichen Ausnehmung zumindest drei vordere Dehnungsaufnehmer angeordnet und in der hinteren länglichen Ausnehmung zumindest drei hintere Dehnungsaufnehmer angeordnet. Einer der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer der hinteren Dehnungsaufnehmer ist bezüglich des Schnittpunkts zentriert angeordnet und zur Messung der Längsdehnung eingerichtet. Zwei der vorderen Dehnungsaufnehmer und zwei der hinteren Dehnungsaufnehmer sind bezüglich der zentralen Querachse symmetrisch oberhalb und unterhalb derselben angeordnet und zur Messung der Querdehnung eingerichtet. Durch die Zentrierung der Dehnungsaufnehmer für die Messung der Längsdehnung bezüglich des Schnittpunkts sind diese jeweils an der Stelle angeordnet, wo sie die besten Messergebnisse liefern. Die symmetrische Anordnung von jeweils zwei vorderen und hinteren Dehnungsaufnehmern für die Querdehnung ermöglicht es, durch die außermittige Anordnung dieser Dehnungsaufnehmer bedingte Abweichungen ihrer Messergebnisse zu kompensieren.
Nach Anspruch 9 ist der Verformungskörper bezüglich einer durch die zentrale Längsachse und die zentrale Querachse gebildeten ersten Ebene symmetrisch ausgebildet. Zudem ist der Verformungskörper zumindest in einem Bereich, in dem sich die vordere längliche Ausnehmung, die hintere längliche Ausnehmung und die Einkerbungen befinden, auch bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Querachse verlaufenden und die zentrale Längsachse umfassenden zweiten E- bene symmetrisch ausgebildet und bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Längsachse verlaufenden und die zentrale Querachse umfassenden Mittelebene symmetrisch ausgebildet.
Die zum ganz überwiegenden Teil symmetrische Ausgestaltung des Verfor- mungskörpers begünstigt seine symmetrische Verformung.
Nach Anspruch 10 besteht der Verformungskörper aus Stahl, Titan, Aluminium oder Berylliumkupfer. Die genannten Metalle weisen Materialeigenschaften und insbesondere Querkon- traktionszahlen auf, die das gewünschte Verformungsverhalten des Verformungskörpers ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a, 1 b und 1c einen Kraftaufnehmer 101 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2a, 2b und 2c einen Kraftaufnehmer 201 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 3a, 3b und 3c einen Kraftaufnehmer 301 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4a, 4b und 4c einen Kraftaufnehmer 401 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 5a, 5b und 5c einen Kraftaufnehmer 501 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Fig. 1a zeigt eine Vorderansicht des Kraftaufnehmers 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1b einen Schnitt K-K durch den Kraftaufnehmer 101 und Fig. 1c eine perspektivische Ansicht des Kraftaufnehmers 101.
Der Kraftaufnehmer 101 umfasst einen stabförmigen Verformungskörper 102 aus einem Material wie beispielsweise Stahl, Titan, Aluminium oder Berylliumkupfer. Er kann aus einem Stab mit einem kreisförmigen, quadratischen oder anderen Querschnitt herausgearbeitet sein, z. B. aus einem Stück Rundstahl oder Rechteckstahl. Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass der Verformungskörper auf einem zylindrischen Stab basiert und selber eine zylindrische Grundform hat wie in den Zeichnungen dargestellt. Es sind jedoch auch andere Varianten möglich, bei denen der Verformungskörper 102 dann auch mehr Seiten als die im Folgenden beschriebenen Seiten aufweisen kann.
Der Verformungskörper 102 weist eine zentrale Längsachse L auf, die in der in Fig. 1a gezeigten Vorderansicht vertikal verläuft. Er weist auch eine erste zentrale Querachse Q1 auf, die orthogonal zu der zentralen Längsachse L angeordnet ist und in der in Fig. 1a gezeigten Vorderansicht horizontal verläuft. Eine zweite zentrale Querachse Q2 des Verformungskörpers 102, die orthogonal zu der zentralen Längsachse L und der ersten zentralen Querachse Q1 angeordnet ist, würde in der in Fig. 1 a gezeigten Vorderansicht in die Bildebene hinein verlaufen und ist in Fig. 1 b gezeigt. Die zentrale Längsachse L sowie die beiden zentralen Querachsen Q1 und Q2 verlaufen alle durch einen gemeinsamen Schnittpunkt S und jeweils orthogonal zueinander. Sie bilden drei Ebenen, die ebenfalls jeweils ortho- gonal zueinander verlaufen. Der Kraftaufnehmer 101 und sein Verformungskörper 102 sind größtenteils bezüglich jeder der drei durch die zentrale Längsachse L sowie die beiden zentralen Querachsen Q1 und Q2 gebildeten bzw. aufgespannten Ebenen symmetrisch, was im Folgenden näher erläutert ist. Der Verformungskörper 102 weist eine vordere Seite 103 auf, die in der in Fig. 1 a gezeigten Vorderansicht frontal dargestellt ist. Er weist auch eine in den Zeichnungen nicht vollständig zu sehende hintere Seite 104 auf, die in Fig. 1 b zumindest im Querschnitt dargestellt ist. Sie ist zu der in Fig. 1a abgebildeten vorderen Seite 103 symmetrisch und sieht in einer frontalen Darstellung wie diese aus. Mit anderen Worten könnte in Fig. 1a auch die hintere Seite 104 in einer frontalen Darstellung gezeigt sein, wenn sie mit anderen Bezugszeichen versehen wäre. Der Verformungskörper 102 weist weiterhin eine in Fig. 1 a links befindliche linke Seite 105, eine in Fig. 1 a rechts befindliche rechte Seite 106, eine in Fig. 1 a oben befindliche obere Stirnseite 107 und eine in Fig. 1 a unten befindliche untere Stirn- seite 108 auf.
Die obere Stirnseite 107 und die untere Stirnseite 108 bilden jeweils eine Krafteinleitungsfläche, über die eine zu messende Kraft F bzw. eine entsprechende Gegenkraft eingeleitet werden können. Die obere Stirnseite 107 und die untere Stirn- seite 108 sind vorzugsweise sphärisch und bezüglich der zentralen Längsachse L zentriert ausgebildet. Die obere Stirnseite 107 oder die untere Stirnseite 108 kann aber beispielsweise auch eben ausgebildet sein. Es können auch sowohl die obere Stirnseite 107 als auch die untere Stirnseite 108 eben ausgebildet sein. Wie es in Fig. 1 b angedeutet und in Fig. 1c gut zu erkennen ist, wurde bei der Herausarbeitung des Verformungskörpers 102 aus dem zylindrischen Stab, auf dem er basiert, in seinem in Längsrichtung mittleren Bereich vorne und hinten Material abgetragen, so dass die vordere Seite 103 und die hintere Seite 104 in diesem mittleren Bereich jeweils abgeflacht bzw. eben ausgebildet sind. Am oberen und unteren Ende des Verformungskörpers 102 wurde jeweils die zylindrische Grundform beibehalten, jedoch der Durchmesser in mehreren Stufen verändert, worauf nachstehend noch näher eingegangen ist.
Wie besonders in Fig. 1a und Fig. 1c gut zu sehen ist, weist der Verformungskörper 102 an seiner vorderen Seite 103 eine vordere längliche Ausnehmung 109 auf, die sich in der Richtung der durch die obere Stirnseite 107 und die untere Stirnseite 108 verlaufenden zentralen Längsachse L des Verformungskörpers 102 in dem abgeflachten Bereich der vorderen Seite 103 erstreckt. Sie weist an ihrem oberen Ende und ihrem unteren Ende noch einen deutlichen Abstand zu dem Rand des abgeflachten Bereichs der vorderen Seite 103 auf, während sie an ihrem linken Ende und ihrem rechten Ende erst kurz vor diesem Rand endet. Anders ausgedrückt verläuft die Hauptachse der vorderen länglichen Ausnehmung 109 in der Richtung der zentralen Längsachse L und ihre Nebenachse in der
Richtung der ersten zentralen Querachse Q1 , wobei ihre Hauptscheitel ihr oberes und unteres Ende bilden sowie ihre Nebenscheitel ihr linkes und rechtes Ende bilden. An seiner hinteren Seite 104 weist der Verformungskörper 102 eine hintere längliche Ausnehmung 110 auf, die in den Zeichnungen nicht vollständig zu sehen ist, aber in Fig. 1b zumindest im Querschnitt dargestellt ist. Sie liegt der vorderen länglichen Ausnehmung 109 gegenüber, weist die gleiche Form wie diese auf und befindet sich in dem abgeflachten Bereich der hinteren Seite 104. Mit anderen Worten könnte in Fig. 1a und Fig. 1c auch die hintere längliche Ausnehmung 110 gezeigt sein, wenn sie mit anderen Bezugszeichen versehen wären.
Die beiden länglichen Ausnehmungen 109 und 110 befinden sich jeweils in der Mitte des Verformungskörpers 102, das heißt im Bereich des Schnittpunkts S zwi- sehen der zentralen Längsachse L, der von der linken Seite 105 zu der rechten Seite 106 verlaufenden ersten zentralen Querachse Q1 und der von der vorderen Seite 103 zu der hinteren Seite 104 verlaufenden zweiten zentralen Querachse Q2. Genauer gesagt sind die beiden länglichen Ausnehmungen 109 und 110 je- weils bezüglich des Schnittpunkts S zentriert angeordnet. Jede der länglichen Ausnehmungen 109 und 110 ist vorzugsweise ellipsenförmig ausgebildet. Es sind jedoch auch andere längliche Formen wie beispielsweise eine Langlochform oder die nachstehend im Zusammenhang mit dem fünften Ausführungsbeispiel be- schriebene Form möglich.
Wie in Fig. 1b gut zu erkennen ist, verbleibt zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und der hinteren länglichen Ausnehmung 110 ein mittlerer Steg 111 , auf dem wie nachstehend näher erläutert Dehnungsaufnehmer appliziert sind. Eine Grundfläche an dem unteren Ende der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und eine Grundfläche an dem unteren Ende der hinteren länglichen Ausnehmung 110, die jeweils eine Seite des mittleren Stegs 111 bilden, sind vorzugsweise planparallel. Eine Tiefe der länglichen Ausnehmungen 109 und 110 und damit eine Dicke d des zwischen ihnen verbleibenden mittleren Stegs 111 sind im Hinblick darauf gewählt, für welche Nennlast der Kraftaufnehmer 101 ausgelegt ist. Das erste Ausführungsbeispiel geht von einer relativ niedrigen Nennlast wie beispielsweise 7500 kg aus, so dass die Dicke d des mittleren Stegs 111 in diesem Fall ver- gleichsweise gering ist. Bei höheren Nennlasten ist die Dicke d entsprechend größer, um die dann höheren Anforderungen an die Stabilität des Verformungskörpers 102 zu erfüllen.
Wie in Fig. 1a und Fig. 1c gut zu sehen ist, weist der Verformungskörper 102 an seiner linken Seite 105 eine linke obere Nut bzw. Einkerbung 112, die sich oberhalb der ersten zentralen Querachse Q1 befindet, und eine linke untere Nut bzw. Einkerbung 113, die sich unterhalb der ersten zentralen Querachse Q1 befindet, auf. Weiterhin sind an der rechten Seite 106 des Verformungskörpers 102 eine rechte obere Nut bzw. Einkerbung 114, die sich oberhalb der ersten zentralen Querachse Q1 befindet und der linken oberen Einkerbung 112 gegenüberliegt, und eine rechte untere Nut bzw. Einkerbung 115, die sich unterhalb der ersten zentralen Querachse Q1 befindet und der linken unteren Einkerbung 113 gege- nüberliegt, vorgesehen. Es sind auch Varianten mit mehr als zwei Einkerbungen pro Seite vorstellbar.
Die linken Einkerbungen 1 12 und 1 13 weisen beide den gleichen Abstand zu der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. der durch sie und die zweite zentrale Querachse Q2 gebildeten Ebene auf, d. h. sie sind bezüglich der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. dieser Ebene symmetrisch angeordnet. Das Gleiche gilt auch für die rechten Einkerbungen 114 und 115. Jede der Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 ist vorzugsweise teilkreisförmig ausgebildet, kann jedoch auch eine an- dere Form wie beispielsweise die eines Ellipsenabschnitts aufweisen. Bei dem Kraftaufnehmer 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jede der Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 bis in den abgeflachten Bereich der vorderen Seite 103 und den abgeflachten Bereich der hinteren Seite 104 hinein. Zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und den Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 verbleibt ebenso wie zwischen der hinteren länglichen Ausnehmung 1 10 und den Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 jeweils ein Steg, der an seiner dünnsten Stelle eine Breite b aufweist. Dies ist in Fig. 1a beispielhaft für die vordere längliche Ausnehmung 109, die linke obere Einkerbung 1 12 und den Steg 1 16 zwischen ihnen dargestellt, gilt jedoch aufgrund der weitgehend symmetrischen Ausgestaltung des Verformungskörpers 102 entsprechend auch für die anderen Einkerbungen 1 13, 1 14 und 1 15 sowie die hintere längliche Ausnehmung 1 10. Mit anderen Worten ist zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und jeder der Einkerbungen 112, 1 13, 1 14 und 1 15 sowie zwischen der hinte- ren länglichen Ausnehmung 1 10 und jeder der Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 jeweils ein Steg, der an seiner dünnsten Stelle eine Breite b aufweist, vorhanden.
Wenn die vordere längliche Ausnehmung 109 und die hintere längliche Ausneh- mung 1 10 strikt konvex bzw. durchgängig konvex ausgebildet sind, d. h. beispielsweise wie vorstehend beschrieben ellipsenförmig sind, sowie die Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 ebenfalls strikt konvex bzw. durchgängig konvex ausgebildet sind, d. h. beispielsweise wie vorstehend beschrieben teilkreisförmig sind, ist jeweils zwischen einer der länglichen Ausnehmungen 109 und 110 sowie einer der Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15 genau eine dünnste Stelle vorhanden, an welcher der jeweilige Steg die Breite b aufweist. Somit gibt es jeweils genau eine kürzeste Verbindungslinie mit einer Länge I, die gleich der Breite b des Stegs ist, zwischen länglicher Ausnehmung und Einkerbung. Beispielsweise existiert wie in Fig. 1a gezeigt eine kürzeste Verbindungslinie V mit der Länge I zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und der linken oberen Einkerbung 1 12. Ein Winkel α zwischen der ersten zentralen Querachse Q1 und der kürzesten Verbindungslinie V mit der Länge I zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 109 und der linken oberen Einkerbung 1 12 bzw. einer Verlängerung dieser kürzesten Verbindungslinie V wie in Fig. 1 a dargestellt beträgt zwischen 17° und 29°, d. h. ist nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29°. Dies gilt aufgrund der weitgehend symmetrischen Ausgestaltung des Verformungskörpers 102 entsprechend auch für die hintere längliche Ausnehmung 1 10 sowie die anderen Einkerbungen 1 13, 114 und 1 15.
An der vorderen Seite 103 des Verformungskörpers 102 sind wie in Fig. 1 a und Fig. 1 c dargestellt ein vorderer mittlerer Dehnungsaufnehmer 1 17, ein vorderer oberer Dehnungsaufnehmer 1 18 und ein vorderer unterer Dehnungsaufnehmer 1 19 angebracht, die auf einem gemeinsamen Träger oder getrennten Trägern realisiert sein können. In Fig. 1 a und Fig. 1 c ist die Variante mit einem vorderen gemeinsamen Träger 120 gezeigt. Ein gemeinsamer Träger bringt die in der EP 0 800 064 B1 beschriebenen Vorteile wie beispielsweise niedrigere Herstellungskosten, einen geringeren Verschaltungsaufwand und eine vereinfachte Anbringung mit sich.
Der vordere gemeinsame Träger 120 bzw. die vorderen Dehnungsaufnehmer 1 17, 1 18 und 1 19 sind in der vorderen länglichen Ausnehmung 109 angeordnet. Der vordere mittlere Dehnungsaufnehmer 1 17 ist zur Messung einer in Richtung der zentralen Längsachse L auftretenden Längsdehnung des Verformungskörpers 102 eingerichtet und bezüglich des Schnittpunkts S zentriert angeordnet. Der vor- dere obere Dehnungsaufnehmer 118 und der vordere untere Dehnungsaufnehmer 119 sind hingegen zur Messung einer in Richtung der ersten zentralen Querachse Q1 auftretenden Querdehnung des Verformungskörpers 102 eingerichtet, bezüglich der zentralen Längsachse L zentriert positioniert und bezüglich der ers- ten zentralen Querachse Q1 bzw. der durch sie und die zweite zentrale Querachse Q2 gebildeten Ebene symmetrisch, d. h. mit gleichem Abstand zu ihnen, oberhalb und unterhalb der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. dieser Ebene angeordnet. An der hinteren Seite 104 des Verformungskörpers 102 sind ein hinterer mittlerer Dehnungsaufnehmer 121 , ein hinterer oberer Dehnungsaufnehmer 122 und ein hinterer unterer Dehnungsaufnehmer 123 angebracht, die in Fig. 1a und Fig. 1c nicht und in Fig. 1 b nur teilweise zu sehen sind. Sie entsprechen den vorderen Dehnungsaufnehmern 117, 118 und 119 und liegen diesen jeweils gegenüber. Sie können ebenso auf einem gemeinsamen Träger oder getrennten Trägern realisiert sein, wobei hier von einem in Fig. 1a und Fig. 1c nicht und in Fig. 1 b im Querschnitt zu sehenden hinteren gemeinsamen Träger 124 ausgegangen wird. In Fig. 1a und Fig. 1c könnten dementsprechend auch die drei hinteren Dehnungsaufnehmer 121 , 122 und 123 sowie deren hinterer gemeinsamer Träger 124 gezeigt sein, wenn sie mit anderen Bezugszeichen versehen wären.
Somit sind der hintere gemeinsame Träger 124 bzw. die hinteren Dehnungsaufnehmer 121 , 122 und 123 in der hinteren länglichen Ausnehmung 110 und jeweils gegenüber dem vorderen gemeinsamen Träger 120 bzw. den vorderen Deh- nungsaufnehmern 117, 118 und 119 angeordnet. Der hintere mittlere Dehnungsaufnehmer 121 ist ebenso wie der vordere mittlere Dehnungsaufnehmer 117 zur Messung der in Richtung der zentralen Längsachse L auftretenden Längsdehnung des Verformungskörpers 102 eingerichtet und bezüglich des Schnittpunkts S zentriert angeordnet. Der hintere obere Dehnungsaufnehmer 122 und der hinte- re untere Dehnungsaufnehmer 123 sind hingegen ebenso wie die vorderen Dehnungsaufnehmer 118 und 119 zur Messung der in Richtung der ersten zentralen Querachse Q1 auftretenden Querdehnung des Verformungskörpers 102 eingerichtet, bezüglich der zentralen Längsachse L zentriert positioniert und bezüglich der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. der durch sie und die zweite zentrale Querachse Q2 gebildeten Ebene symmetrisch, d. h. mit gleichem Abstand zu ihnen, oberhalb und unterhalb der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. dieser E- bene angeordnet.
Bei den Dehnungsaufnehmern 117, 118, 119, 121 , 122 und 123 kann es sich beispielsweise um elektrische oder optische Dehnungsaufnehmer handeln. So können z. B. die vorderen Dehnungsaufnehmer 117, 118 und 119 als drei Messgitter auf einer Folie eines Folien-Dehnungsmessstreifens sowie die hinteren Deh- nungsaufnehmer 121 , 122 und 123 als drei Messgitter auf einer Folie eines weiteren Folien-Dehnungsmessstreifens realisiert sein oder auch alle Dehnungsaufnehmer als Bragg-Gitter von optischen Dehnungsmessstreifen realisiert sein.
Es kann auch eine andere Anzahl von Dehnungsaufnehmern vorgesehen sein. So können beispielsweise sowohl an der vorderen Seite 103 als auch an der hinteren Seite 104 jeweils nur ein Dehnungsaufnehmer zur Messung der Längsdehnung und ein Dehnungsaufnehmer zur Messung der Querdehnung angebracht sein, wie es in der EP 0 800 064 B1 beschrieben ist. Die Dehnungsaufnehmer können in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung miteinander verschaltet sein. Zudem können bestimmte elektronische Bauelemente zur Weiterverarbeitung der von den Dehnungsaufnehmern gelieferten Signale wie beispielsweise Verstärker, A/D-Wandler etc. vorgesehen sein, wobei diese auch als Teile einer integrierten Schaltung realisiert sein können. Wenn der Kraftaufnehmer 101 zum Messen der eingeleiteten Kraft F verwendet wird, d. h. bei einer Kraftmessung, liegt das Verhältnis zwischen der von den Dehnungsaufnehmern 117, 118, 119, 121 , 122 und 123 gemessenen Querdehnung und Längsdehnung des Verformungskörpers 102 zwischen 55 % und 72 % Wie in Fig. 1a und Fig. 1c zu sehen ist, sind in der vorderen länglichen Ausnehmung 109 vier vordere Ausnehmungen 125', 125", 125"' und 125"" vorgesehen, die im Folgenden zusammen als vordere Ausnehmungen 125 bezeichnet sind. Die erste vordere Ausnehmung 125' und die zweite vordere Ausnehmung 125" sind oberhalb der vorderen Dehnungsaufnehmer 117, 118 und 119 bzw. oberhalb von dem vorderen gemeinsamen Träger 120 angeordnet und weisen beide den gleichen Abstand zu der zentralen Längsachse L bzw. der durch sie und die zweite zentrale Querachse Q2 gebildeten Ebene auf, d. h. sie sind bezüglich der zent- ralen Längsachse L bzw. dieser Ebene symmetrisch angeordnet. Die dritte vordere Ausnehmung 125"' und die vierte vordere Ausnehmung 125"" sind unterhalb der vorderen Dehnungsaufnehmer 117, 118 und 119 bzw. unterhalb von dem vorderen gemeinsamen Träger 120 angeordnet und weisen beide den gleichen Abstand zu der zentralen Längsachse L bzw. der durch sie und die zweite zentra- le Querachse Q2 gebildeten Ebene auf, d. h. sie sind bezüglich der zentralen Längsachse L bzw. dieser Ebene symmetrisch angeordnet.
Die erste vordere Ausnehmung 125' und die zweite vordere Ausnehmung 125" auf der einen Seite sowie die dritte vordere Ausnehmung 125"' und die vierte vor- dere Ausnehmung 125"" auf der anderen Seite weisen zudem jeweils den gleichen Abstand zu der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. der durch sie und die zweite zentrale Querachse Q2 gebildeten Ebene auf, d. h. sie sind bezüglich der ersten zentralen Querachse Q1 bzw. dieser Ebene symmetrisch angeordnet. In der hinteren länglichen Ausnehmung 110 sind vier hintere Ausnehmungen 126', 126", 126"' und 126"" vorgesehen, die in den Zeichnungen nicht gezeigt und im Folgenden zusammen als hintere Ausnehmungen 126 bezeichnet sind. Diese liegen den vier vorderen Ausnehmungen 125 jeweils gegenüber und weisen die gleiche Form wie sie auf. Mit anderen Worten könnten in Fig. 1a und Fig. 1 c auch die vier hinteren Ausnehmungen 126 gezeigt sein, wenn sie mit anderen Bezugszeichen versehen wären.
Die vier vorderen Ausnehmungen 125 können jeweils durchgehende Ausnehmungen sein, wobei sie in diesem Fall mit den vier hinteren Ausnehmungen 126 zusammenfallen bzw. identisch sind. Die vier vorderen Ausnehmungen 125 und die vier hinteren Ausnehmungen 126 können auch jeweils nicht durchgehende Ausnehmungen sein, wobei in diesem Fall jeweils Material zwischen Grundflächen an den unteren Enden der sich gegenüberliegenden Ausnehmungen ver- bleibt. Dies ist bei dem Kraftaufnehmer 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall.
Die vier vorderen Ausnehmungen 125 und die vier hinteren Ausnehmungen 126 können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen wie in Fig. 1a und Fig. 1c gezeigt, können aber beispielsweise auch einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen, als Langlöcher ausgebildet sein oder andere Formen aufweisen. Zudem können auch jeweils mehr oder weniger als vier Ausnehmungen vorgesehen sein und die Ausnehmungen anders positioniert sein als in Fig. 1a und Fig. 1c darge- stellt.
An dem oberen und unteren Ende des Verformungskörpers 102 befindet sich jeweils an einem Übergang von dem abgeflachten Bereich der vorderen Seite 103 bzw. der hinteren Seite 104 zu dem Bereich, in dem die zylindrische Grundform beibehalten wurde, zunächst ein umlaufender schmaler oberer Vorsprung 127 bzw. ein umlaufender schmaler unterer Vorsprung 128, dessen Durchmesser geringfügig größer ist als sowohl ein Abstand von der linken Seite 105 bis zu der rechten Seite 106 als auch ein Durchmesser des Verformungskörpers 102 unmittelbar jenseits der Vorsprünge 127 und 128, der vorzugsweise so groß wie dieser Abstand ist. Es folgen ein oberer erster Abschnitt 129 bzw. ein unterer erster Abschnitt 130 mit diesem Durchmesser und ein oberer zweiter Abschnitt 131 bzw. ein unterer zweiter Abschnitt 132 mit geringerem Durchmesser, wobei der obere zweite Abschnitt 131 an seinem oberen Ende durch die obere Stirnseite 107 bzw. die durch die obere Stirnseite 107 gebildete Krafteinleitungsfläche abgeschlossen ist und der untere zweite Abschnitt 132 an seinem unteren Ende durch die untere Stirnseite 108 bzw. die durch die untere Stirnseite 108 gebildete Krafteinleitungsfläche abgeschlossen ist.
An dem oberen zweiten Abschnitt 131 kann zur Verbindung mit einer Krafteinlei- tungsvorrichtung wie z. B. einer Wägeplattform einer Waage, über welche die zu messende Kraft F eingeleitet werden kann, wie in Fig. 1a und Fig. 1c gezeigt ein Gewinde 133 angebracht sein oder ein nicht dargestelltes anderes Befestigungsmittel wie beispielsweise eine Querbohrung vorgesehen sein. An dem unteren zweiten Abschnitt 132 kann zur Verbindung mit einer Krafteinleitungsvorrichtung wie z. B. einer Grundplatte einer Waage, über welche die entsprechende Gegenkraft eingeleitet werden kann, wie in Fig. 1a und Fig. 1c gezeigt ein Gewinde 134 angebracht sein oder ein nicht dargestelltes anderes Befestigungsmittel wie bei- spielsweise eine Querbohrung vorgesehen sein.
In dem oberen ersten Abschnitt 129 kann ein durchgehendes Loch 135 vorgesehen sein, das horizontal beginnt, dann schräg nach unten abknickt und schließlich unterhalb des oberen Vorsprungs 127 in einem oberen Bereich der rechten obe- ren Einkerbung 114 endet. Es dient zur Hindurchführung eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Kabels, über das die Dehnungsaufnehmer 117, 118, 119, 121 , 122 und 123 oder ihnen nachgeschaltete elektronische Bauelemente angeschlossen werden können. Auf diese Weise können die Dehnungsaufnehmer 117, 118, 119, 121 , 122 und 123 oder die elektronischen Bauelemente auch dann, wenn sie zum Schutz vor Staub, Feuchtigkeit oder anderen Umwelteinflüssen hermetisch eingekapselt sind, beispielsweise mit einer Auswertevorrichtung und/oder Anzeigevorrichtung verbunden werden. Die Einkapselung kann dabei z. B. durch eine rundum geschlossene Hülse, die sich entlang der zentralen Längsachse L etwa genauso weit erstreckt wie der abgeflachten Bereich der vor- deren Seite 103 bzw. der hinteren Seite 104, realisiert sein.
Fig. 2a zeigt eine Vorderansicht des Kraftaufnehmers 201 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 2b einen Schnitt K-K durch den Kraftaufnehmer 201 und Fig. 2c eine perspektivische Ansicht des Kraftaufnehmers 201.
Die Elemente 202 bis 224 und 227 bis 235 entsprechen bis auf die im Folgenden beschriebenen Modifikationen den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen 102 bis 124 und 127 bis 135, während bei dem Kraftaufnehmer 201 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel keine den vorderen Ausnehmungen 125 und den hinteren Ausnehmungen 126 entsprechenden Elemente vorgesehen sind. Die Modifikationen sind dadurch bedingt, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel von einer erhöhten Nennlast wie beispielsweise 15000 kg ausgegangen wird. Wie in Fig. 2a, 2b und 2c erkennbar sind die länglichen Ausnehmungen 209 und 210 etwas schmaler ausgestaltet als die länglichen Ausnehmungen 109 und 1 10, was in gleichem Maße für die abgeflachten Bereiche der vorderen Seite 203 und der hinteren Seite 204 gilt. Die Dicke d des mittleren Stegs 21 1 ist etwas größer als diejenige des mittleren Stegs 1 1 1. Die länglichen Ausnehmungen 209 und 210 weisen jeweils an ihrem oberen Ende und ihrem unteren Ende einen deutlichen Abstand zu dem Rand des abgeflachten Bereichs der vorderen Seite 203 bzw. der hinteren Seite 204 auf, gehen jedoch jeweils an ihrem linken Ende und ihrem rechten Ende fast ganz bis an diesen Rand heran.
Die Einkerbungen 212, 213, 214 und 215 sind etwas weniger tief ausgestaltet als die Einkerbungen 112, 1 13, 114 und 1 15 und erstrecken sich jeweils bis an den Rand des abgeflachten Bereichs der vorderen Seite 203 und den Rand des abge- flachten Bereichs der hinteren Seite 204.
Fig. 3a zeigt eine Vorderansicht des Kraftaufnehmers 301 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, Fig. 3b einen Schnitt K-K durch den Kraftaufnehmer 301 und Fig. 3c eine perspektivische Ansicht des Kraftaufnehmers 301 .
Die Elemente 302 bis 332 und 335 entsprechen bis auf die im Folgenden beschriebenen Modifikationen den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen 102 bis 132 und 135, während bei dem Kraftaufnehmer 301 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel keine dem oberen Ge- winde 133 und dem unteren Gewinde 134 entsprechenden Elemente vorgesehen sind. Die Modifikationen sind dadurch bedingt, dass bei dem dritten Ausführungsbeispiel von einer höheren Nennlast wie beispielsweise 20000 kg ausgegangen wird. Wie in Fig. 3a, 3b und 3c erkennbar sind die länglichen Ausnehmungen 309 und 310 schmaler ausgestaltet als die länglichen Ausnehmungen 109 und 1 10, was in gleichem Maße für die abgeflachten Bereiche der vorderen Seite 303 und der hinteren Seite 304 gilt. Die Dicke d des mittleren Stegs 31 1 ist größer als diejenige des mittleren Stegs 1 1 1 . Die länglichen Ausnehmungen 309 und 310 weisen jeweils an ihrem oberen Ende und ihrem unteren Ende einen deutlichen Abstand zu dem Rand des abgeflachten Bereichs der vorderen Seite 303 bzw. der hinteren Seite 304 auf, reichen jedoch jeweils an ihrem linken Ende und ihrem rechten En- de bis an diesen Rand heran.
Die Einkerbungen 312, 313, 314 und 315 sind tiefer und mit einem kleineren Radius ausgestaltet als die Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15, erstrecken sich aber auch bis in den abgeflachten Bereich der vorderen Seite 303 und den abge- flachten Bereich der hinteren Seite 304 hinein.
Die vier vorderen Ausnehmungen 325 sind jeweils durchgehende Ausnehmungen und fallen mit den vier hinteren Ausnehmungen 326 zusammen bzw. sind identisch mit diesen.
Fig. 4a zeigt eine Vorderansicht des Kraftaufnehmers 401 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, Fig. 4b einen Schnitt K-K durch den Kraftaufnehmer 401 und Fig. 4c eine perspektivische Ansicht des Kraftaufnehmers 401 . Die Elemente 402 bis 432 und 435 entsprechen bis auf die im Folgenden beschriebenen Modifikationen den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen 102 bis 132 und 135, während bei dem Kraftaufnehmer 401 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel keine dem oberen Gewinde 133 und dem unteren Gewinde 134 entsprechenden Elemente vorgesehen sind. Die Modifikationen sind dadurch bedingt, dass bei dem vierten Ausführungsbeispiel von einer noch höheren Nennlast wie beispielsweise 30000 kg ausgegangen wird.
Wie in Fig. 4a, 4b und 4c erkennbar sind die länglichen Ausnehmungen 409 und 410 deutlich schmaler ausgestaltet als die länglichen Ausnehmungen 109 und 1 10, was in gleichem Maße für die abgeflachten Bereiche der vorderen Seite 403 und der hinteren Seite 404 gilt. Die Dicke d des mittleren Stegs 41 1 ist deutlich größer als diejenige des mittleren Stegs 1 1 1 . Die länglichen Ausnehmungen 409 und 410 weisen jeweils an ihrem oberen Ende und ihrem unteren Ende einen deutlichen Abstand zu dem Rand des abgeflachten Bereichs der vorderen Seite 403 bzw. der hinteren Seite 404 auf, reichen jedoch jeweils an ihrem linken Ende und ihrem rechten Ende bis an diesen Rand heran.
Die Einkerbungen 412, 413, 414 und 415 sind tiefer und mit einem kleineren Radius ausgestaltet als die Einkerbungen 1 12, 1 13, 1 14 und 1 15. Sie erstrecken sich jeweils nicht ganz bis zu dem abgeflachten Bereich der vorderen Seite 403 und dem abgeflachten Bereich der hinteren Seite 404.
In der vorderen länglichen Ausnehmung 409 sind sechs vordere Ausnehmungen 425', 425", 425"', 425"", 425 und 425 vorgesehen, die im Folgenden zusammen als vordere Ausnehmungen 425 bezeichnet sind. Die vier vorderen Ausnehmungen 425', 425", 425"' und 425"" entsprechen den vier vorderen Ausneh- mungen 125', 125", 125"' und 125"". Die fünfte vordere Ausnehmung 425 ist oberhalb der ersten vorderen Ausnehmung 425' und der zweiten vorderen Ausnehmung 425" sowie bezüglich der zentralen Längsachse L zentriert angeordnet. Die sechste vordere Ausnehmung 425 ist unterhalb der dritten vorderen Ausnehmung 425"' und der vierten vorderen Ausnehmung 425"" sowie bezüglich der zentralen Längsachse L zentriert angeordnet. Die sechs vorderen Ausnehmungen 425 sind jeweils durchgehende Ausnehmungen und fallen mit den sechs hinteren Ausnehmungen 426 zusammen bzw. sind identisch mit diesen.
Fig. 5a zeigt eine Vorderansicht des Kraftaufnehmers 501 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, Fig. 5b einen Schnitt K-K durch den Kraftaufnehmer 501 und Fig. 5c eine perspektivische Ansicht des Kraftaufnehmers 501.
Der Kraftaufnehmer 501 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist dem Kraftaufnehmer 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich. Die Ele- mente 502 bis 508 und 51 1 bis 535 entsprechen den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen 102 bis 108 und 1 1 1 bis 135. Lediglich die länglichen Ausnehmungen 509 und 510 sind anders ausgestaltet als die länglichen Ausnehmungen 109 und 1 10. Wie in Fig. 5a und 5c erkennbar weiten sich die länglichen Ausnehmungen 509 und 510 an ihrem oberen Ende und an ihrem unteren Ende jeweils noch einmal auf. Dadurch verlaufen die Ränder der Einkerbungen 512, 513, 514 und 515 und die Ränder der länglichen Ausnehmungen 509 und 510 jeweils ein Stück weit parallel und es ist nicht eine dünnste Stelle, sondern ein dünnster Bereich mit der Breite b bei dem jeweiligen Steg zwischen Ausnehmung und Einkerbung vorhanden. Somit gibt es nicht genau eine kürzeste Verbindungslinie mit einer Länge I, die gleich der Breite b des Stegs ist, zwischen länglicher Ausnehmung und Ein- kerbung. Daher ist hier für die Definition des Winkels α diejenige kürzeste Verbindungslinie relevant, die durch die Mitte des dünnsten Bereichs mit der Breite b verläuft. Dies ist in Fig. 5a für eine kürzeste Verbindungslinie V mit der Länge I zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung 509 und der linken oberen Einkerbung 512 gezeigt.
Solange die Ränder der Einkerbungen 512, 513, 514 und 515 und der länglichen Ausnehmungen 509 und 510 jeweils nur ein kurzes Stück weit parallel verlaufen und somit der dünnste Bereich mit der Breite b bei dem jeweiligen Steg zwischen Ausnehmung und Einkerbung klein ist, treten dann, wenn der Winkel α nicht klei- ner als 17° und nicht größer als 29° ist, die gleichen positiven Effekte wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auf.
Bei der Form der länglichen Ausnehmungen 509 und 510 handelt es sich um eine von mehreren möglichen Alternativen zu einer völlig ellipsenförmigen Gestaltung der länglichen Ausnehmungen. Dabei können diese Alternativen nicht nur basierend auf dem ersten Ausführungsbeispiel, sondern auch basierend auf dem zweiten, dritten oder vierten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen.
Es sind weitere Modifikationen der Kraftaufnehmer 101 bis 501 gemäß dem ers- ten bis fünften Ausführungsbeispiel möglich. So können z. B. bei dem Kraftaufnehmer 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die vorderen Ausnehmungen 125 und die hinteren Ausnehmungen 126 auch durchgehend sein und somit zusammenfallen. Bei dem Kraftaufnehmer 201 gemäß dem zweiten Ausführungs- beispiel können den vorderen Ausnehmungen 125 und den hinteren Ausnehmungen 126 entsprechende Elemente vorgesehen sein, wobei es sich um durchgehende oder nicht durchgehende Ausnehmungen handeln kann. Zudem sind bei allen Ausführungsbeispielen andere Anzahlen der vorderen und hinteren Aus- nehmungen möglich.
Weiterhin können beispielsweise bei dem Kraftaufnehmer 301 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel und dem Kraftaufnehmer 401 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel jeweils dem oberen Gewinde 133 und dem unteren Gewinde 134 entsprechende Elemente oder andere Befestigungsmittel vorgesehen sein. Ebenso können die Kraftaufnehmer gemäß den anderen Ausführungsbeispielen ohne derartige Gewinde oder Befestigungsmittel ausgestaltet sein.
Darüber hinaus sind zahlreiche weitere Modifikationen der vorstehend beschrie- benen Kraftaufnehmer möglich, insbesondere hinsichtlich der erläuterten Elemente dieser Kraftaufnehmer.
Zusammenfassend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kraftaufnehmer zur Messung von Druck- und/oder Zugkräften, der einen stabförmigen Ver- formungskörper mit zumindest einer vorderen Seite, einer hinteren Seite, einer linken Seite, einer rechten Seite, einer oberen Stirnseite und einer unteren Stirnseite sowie zumindest vier Dehnungsaufnehmer, die an dem Verformungskörper angebracht und zur Messung einer Querdehnung und einer Längsdehnung des Verformungskörpers eingerichtet sind, aufweist. An der vorderen Seite ist eine vordere längliche Ausnehmung im Bereich eines Schnittpunkts zwischen einer zentralen Längsachse und einer zentralen Querachse des Verformungskörpers vorgesehen. Der vorderen länglichen Ausnehmung gegenüberliegend ist an der hinteren Seite eine hintere längliche Ausnehmung vorgesehen. An der linken Seite sind zumindest eine linke obere Einkerbung oberhalb der zentralen Querachse und eine linke untere Einkerbung unterhalb der zentralen Querachse vorgesehen. Diesen Einkerbungen an der linken Seite jeweils gegenüberliegend sind an der rechten Seite zumindest eine rechte obere Einkerbung und eine rechte untere Einkerbung vorgesehen. Ein Winkel zwischen der zentralen Querachse und einer kürzesten Verbindungslinie zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung und der linken oberen Einkerbung ist nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29°.
Der Kraftaufnehmer kann auch ohne einen mechanischen Abgleich durch Materi- alabtrag und/oder elektrischen Abgleich zur Kompensation fertigungsbedingter Toleranzen bei dem Verformungskörper oder den Dehnungsaufnehmern hochlinear arbeiten und sehr genaue Messergebnisse liefern.

Claims

Ansprüche
1. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) zur Messung von Druck- und/oder Zugkräften, mit:
einem stabförmigen Verformungskörper (102; 202; 302; 402; 502), der zumindest eine vordere Seite (103; 203; 303; 403; 503), eine hintere Seite (104; 204; 304; 404; 504), eine linke Seite (105; 205; 305; 405; 505), eine rechte Seite (106; 206; 306; 406; 506), eine obere Stirnseite (107; 207; 307; 407; 507) und eine untere Stirnseite (108; 208; 308; 408; 508) aufweist; und
zumindest vier Dehnungsaufnehmern (117, 118, 119, 121 , 122, 123; 217, 218, 219, 221 , 222, 223; 317, 318, 319, 321 , 322, 323; 417, 418, 419, 421 , 422, 423; 517, 518, 519, 521 , 522, 523), die an dem Verformungskörper (102; 202; 302; 402; 502) angebracht und zur Messung einer Längsdehnung und einer Querdehnung des Verformungskörpers (102; 202; 302; 402; 502) eingerichtet sind, wobei
an der vorderen Seite (103; 203; 303; 403; 503) eine vordere längliche Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) im Bereich eines Schnittpunkts (S) zwi- sehen einer zentralen Längsachse (L) und einer zentralen Querachse (Q1 ) des Verformungskörpers (102; 202; 302; 402; 502) vorgesehen ist und dieser gegenüberliegend an der hinteren Seite (104; 204; 304; 404; 504) eine hintere längliche Ausnehmung (110; 210; 310; 410; 510) vorgesehen ist,
an der linken Seite (105; 205; 305; 405; 505) zumindest eine linke obere Einkerbung (112; 212; 312; 412; 512) oberhalb der zentralen Querachse (Q1 ) und eine linke untere Einkerbung (113; 213; 313; 413; 513) unterhalb der zentralen Querachse (Q1 ) vorgesehen sind sowie diesen Einkerbungen jeweils gegenüberliegend an der rechten Seite (106; 206; 306; 406; 506) zumindest eine rechte obe- re Einkerbung (1 14; 214; 314; 414; 514) und eine rechte untere Einkerbung (1 15; 215; 315; 415; 515) vorgesehen sind, und
ein Winkel (a) zwischen der zentralen Querachse (Q1 ) und einer kürzesten Verbindungslinie (V) zwischen der vorderen länglichen Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) und der linken oberen Einkerbung (1 12; 212; 312; 412; 512) nicht kleiner als 17° und nicht größer als 29° ist.
2. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die länglichen Ausnehmungen (109, 1 10; 209, 210; 309, 310; 409, 410;
509, 510) jeweils im Wesentlichen ellipsenförmig ausgebildet sind.
3. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Einkerbungen (1 12, 1 13, 114, 1 15; 212, 213, 214, 215; 312, 313, 314,
315; 412, 413, 414, 415; 512, 513, 514, 515) jeweils im Wesentlichen teilkreisförmig ausgebildet sind.
4. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei
die vordere längliche Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) und die hintere längliche Ausnehmung (1 10; 210; 310; 410; 510) jeweils bezüglich des Schnittpunkts (S) zentriert angeordnet sind, und
die linke obere Einkerbung (112; 212; 312; 412; 512) und die linke untere Einkerbung (1 13; 213; 313; 413; 513) sowie die rechte obere Einkerbung (1 14; 214; 314; 414; 514) und die rechte untere Einkerbung (1 15; 215; 315; 415; 515) jeweils bezüglich der zentralen Querachse (Q1 ) symmetrisch angeordnet sind.
5. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei
in der vorderen länglichen Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) zumindest vier vordere Ausnehmungen (125; 225; 325; 425; 525) vorgesehen sind und diesen jeweils gegenüberliegend in der hinteren länglichen Ausnehmung (1 10; 210; 310; 410; 510) zumindest vier hintere Ausnehmungen (126; 226; 326; 426; 526) vorgesehen sind, wobei es sich jeweils um durchgehende oder nicht durchgehende Ausnehmungen handeln kann.
6. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
bei einer Kraftmessung das Verhältnis zwischen der Querdehnung und der Längsdehnung zwischen 55 % und 72 % liegt.
7. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
in der vorderen länglichen Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) zumindest zwei vordere Dehnungsaufnehmer (1 17, 1 18, 1 19; 217, 218, 219; 317, 318, 319; 417, 418, 419; 517, 518, 519) angeordnet sind und in der hinteren länglichen Ausnehmung (1 10; 210; 310; 410; 510) zumindest zwei hintere Dehnungsaufnehmer (121 , 122, 123; 221 , 222, 223; 321 , 322, 323; 421 , 422, 423; 521 , 522, 523) angeordnet sind,
einer (1 17; 217; 317; 417; 517) der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer (121 ; 221 ; 321 ; 421 ; 521 ) der hinteren Dehnungsaufnehmer bezüglich des Schnittpunkts (S) zentriert angeordnet und zur Messung der Längsdehnung eingerichtet ist, und
einer (1 18; 218; 318; 418; 518) der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer (122; 222; 322; 422; 522) der hinteren Dehnungsaufnehmer bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Längsachse (L) verlaufenden und die zentrale Quer- achse (Q1 ) umfassenden Mittelebene außermittig angeordnet und zur Messung der Querdehnung eingerichtet ist.
8. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
in der vorderen länglichen Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509) zumindest drei vordere Dehnungsaufnehmer (1 17, 1 18, 1 19; 217, 218, 219; 317, 318, 319; 417, 418, 419; 517, 518, 519) angeordnet sind und in der hinteren länglichen Ausnehmung (1 10; 210; 310; 410; 510) zumindest drei hintere Dehnungsaufneh- mer (121 , 122, 123; 221 , 222, 223; 321 , 322, 323; 421 , 422, 423; 521 , 522, 523) angeordnet sind,
einer (1 17; 217; 317; 417; 517) der vorderen Dehnungsaufnehmer und einer (121 ; 221 ; 321 ; 421 ; 521 ) der hinteren Dehnungsaufnehmer bezüglich des Schnittpunkts (S) zentriert angeordnet und zur Messung der Längsdehnung eingerichtet ist, und
zwei (1 18, 119; 218, 219; 318, 319; 418, 419; 518, 519) der vorderen Dehnungsaufnehmer und zwei (122, 123; 222, 223; 322, 323; 422, 423; 522, 523) der hinteren Dehnungsaufnehmer bezüglich der zentralen Querachse (Q1 ) symmet- risch oberhalb und unterhalb derselben angeordnet und zur Messung der Querdehnung eingerichtet sind.
9. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
der Verformungskörper (102; 202; 302; 402; 502) bezüglich einer durch die zentrale Längsachse (L) und die zentrale Querachse (Q1 ) gebildeten ersten Ebene symmetrisch ausgebildet ist, und
der Verformungskörper (102; 202; 302; 402; 502) zumindest in einem Bereich, in dem sich die vordere längliche Ausnehmung (109; 209; 309; 409; 509), die hintere längliche Ausnehmung (1 10; 210; 310; 410; 510) und die Einkerbungen (1 12, 1 13, 114, 115; 212, 213, 214, 215; 312, 313, 314, 315; 412, 413, 414, 415; 512, 513, 514, 515) befinden, auch bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Querachse (Q1 ) verlaufenden und die zentrale Längsachse (L) umfassenden zweiten Ebene symmetrisch ausgebildet ist und bezüglich einer orthogonal zu der zentralen Längsachse (L) verlaufenden und die zentrale Querachse (Q1 ) umfassenden Mittelebene symmetrisch ausgebildet ist.
10. Kraftaufnehmer (101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
der Verformungskörper (102; 202; 302; 402; 502) aus Stahl, Titan, Aluminium oder Berylliumkupfer besteht.
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